(57)【要約】【課題】被処理物の種類等に応じて内部圧力の減圧速度を自由に調整できるオートクレーブを提供すること。【解決手段】開閉自在な蓋体３を有して内部を高圧高温にできる缶体２と、前記缶体２の内部を加熱するヒータ５と、前記缶体２の内部と外気を連結する配管７と、前記配管７の途中に装着された排気バルブ８とを備えるオートクレーブ１において、上記排気バルブ８が回転可能な弁体８ｂを有してその回転角度に応じて連続的に流体抵抗が変化するタイプのバルブ（例えばボールバルブ）であり、該排気バルブ８の弁体８ｂに結合されて前記弁体８ｂの回転角度を連続的に調節するモータ１０（例えばステッピングモータ）と、前記モータ１０の回転角度を調整する回転角度調整手段１３ａ，１３ｂとを更に備えている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉自在な蓋体を有して内部を高温高圧にできる缶体と、前記缶体内部を加熱するヒータと、前記缶体内部と外気とを連結する配管と、前記配管の途中に装着された排気バルブとを備えるオートクレーブにおいて、前記排気バルブが回転可能な弁体を有してその弁体の回転角度に応じて連続的に流体抵抗が変化するタイプのバルブであり、該排気バルブの弁体に結合されて前記弁体の回転角度を連続的に調節するモータと、前記モータの回転角度を調整する回転角度調整手段とを更に備えることを特徴とする、オートクレーブ。
【請求項２】
上記排気バルブが弁体に貫通孔が設けられているタイプのバルブであり、上記モータが所定の回転角度位置に静止保持できるタイプのモータであり、上記回転角度調整手段が、上記弁体の回転角度位置を設定するための回転角度設定手段と、その設定された弁体の回転角度位置に対応する回転角度まで上記モータの回転部を回転してその回転角度位置で静止保持させるモータ制御手段とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項３】
上記回転角度設定手段が、上記排気バルブの開度の設定を小さくする閉スイッチと、上記排気バルブの開度の設定を大きくする開スイッチとを備えることを特徴とする、請求項２に記載のオートクレーブ。
【請求項４】
自動排気モードでは、上記閉スイッチと開スイッチを用いて設定された開度まで上記弁体が上記モータによって回転させられてその開度が保持されて排気が成され、手動排気モードでは、上記閉スイッチが押されている間は上記モータが上記弁体を開度が小さくなる方向に回転させ、上記開スイッチが押されている間は上記モータが上記弁体を開度が大きくなる方向に回転させ、上記スイッチのいずれもが押されていない間は上記モータは停止して弁体の開度が保持されて各々排気が成されることを特徴とする、請求項３に記載のオートクレーブ。
【請求項５】
上記排気バルブの弁体に結合されて前記排気バルブが完全に閉止していることを検出する閉確認センサを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のオートクレーブ。
【請求項６】
上記閉確認センサが上記弁体の回転軸の回転と共に回転する回転部材と、前記回転部材が近接していることを検出する近接センサからなることを特徴とする、請求項５に記載のオートクレーブ。
【請求項７】
開閉自在な蓋体を有して内部を高温高圧にできる缶体と、前記缶体内部を加熱するヒータと、前記缶体内部と外気とを連結する配管と、前記配管の途中に装着された排気バルブとを備えるオートクレーブにおいて、上記缶体を冷却する複数個の冷却ファンと、それぞれの冷却ファンを動作させるか否かを選択するファン設定スイッチとを更に備えることを特徴とする、オートクレーブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートクレーブに関するもので、更に詳しくは、被処理物の種類等に応じて内部圧力の減圧速度を自由に調整できるオートクレーブと、内部温度の低下速度を自由に調節できるオートクレーブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オートクレーブは、例えば、医療用品を滅菌したり、菌類を培養したりするために使われる。この目的のためのオートクレーブの典型的動作過程は、次のとおりである。
（１）ヒータ制御による昇温工程，（２）オートクレーブの内部温度が１００℃以上において、排気バルブ全閉の状態での昇温工程，（３）滅菌温度に到達するとその温度を維持して滅菌する滅菌工程，（４）排気工程，（５）必要に応じて行う保温工程，（６）降温工程。
【０００３】
上記滅菌工程においては、オートクレーブの内部を高温高圧状態とするため、作業を終了するためには、内部圧力を減圧させる排気工程とともに、内部温度を低下させる降温工程を経る必要がある。
この滅菌工程終了後の各工程時間を短縮するために、オートクレーブの内部圧力を急速に減圧させると、被処理物が突沸したりする場合もあるため、オートクレーブの内部圧力を徐々に減圧させることが行われている。オートクレーブの内部圧力を徐々に減圧させるために、通常、オートクレーブの内部と外気とは細い配管により連結されている。
【０００４】
他方、昇温工程においては、オートクレーブ内部を密閉する必要があるため、上記オートクレーブの内部と外気とを連結する配管にはバルブを設ける必要がある。昇温工程においては、このバルブを閉じ、排気工程においては、このバルブを開く。以下、このバルブを「排気バルブ」と呼ぶ。
【０００５】
上記排気バルブとして、ニードル式排気バルブを採用することが一般的に行われている。また、電磁バルブを採用するオートクレーブが、特開２０００−２７９４９０号公報に開示されている。
【０００６】
上記排気バルブによりオートクレーブ内部の高温高圧気体を排気する際、気体の断熱膨張により内部温度は低下するが、これを補強して温度低下を更に促進するため、冷却ファンを用いてオートクレーブを外部から強制的に冷却することも行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、オートクレーブの内部で滅菌処理等のために高温高圧にさらした被処理物の性質により、その後の排気工程等において、急速に減圧することが好ましくない場合と、急速に減圧しても問題がない場合がある。また同様に、急速に温度を低下することが好ましくない場合と、急速に温度を低下させても問題がない場合がある。
【０００８】
また、被処理物によっては、高温高圧にさらした後の減圧状態を微妙に調整する必要がある場合がある。また、一刻も速くオートクレーブを減圧、降温して被処理物を取り出し、次工程に移す必要がある場合もある。
【０００９】
しかしながら、従来において使用されていたオートクレーブは、被処理物の種類等によって内部圧力の減圧速度を自由に調整できるものではなく、また、内部温度の低下速度を自由に調整できるものではなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、オートクレーブの操作性をより向上させるため、必要に応じて内部圧力の減圧速度を自由に調整することができるオートクレーブを提案することを第１の課題とする。また本発明は、必要に応じて内部温度の低下速度を自由に調節できるオートクレーブを提案することを第２の課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した本発明の第１の課題は、請求項１に記載のオートクレーブによって解決された。
即ち、排気バルブとして、ニードルバルブや電磁バルブでなく、回転可能な弁体を有し、その弁体の回転角度に応じて連続的に流体抵抗が変化するタイプのバルブ、例えばボールバルブを採用し、そのバルブの弁体の回転角度をモータ、例えばステッピングモータで連続的に調整し得るようにすることによって解決された。
【００１２】
上記した本発明に係るオートクレーブによれば、排気バルブの弁体をモータによって連続的に調整することにより、内部圧力の減圧速度を自由に調整することができるオートクレーブとなる。
【００１３】
また、上記した本発明の第２の課題は、請求項７に記載のオートクレーブによって解決された。
即ち、上記缶体を冷却する複数個の冷却ファンと、何個の冷却ファンを動作させるかを選択するファン設定スイッチを備えたオートクレーブによって解決された。
【００１４】
上記した本発明に係るオートクレーブによれば、動作させる冷却ファンの数を増減させることにより、内部温度の低下速度を自由に調節できるオートクレーブとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、上記した本発明に係るオートクレーブの実施の形態を、図面等を示して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の好ましい実施の形態に係るオートクレーブの外観の概念的斜視図、図２は、図１のオートクレーブの構造を示した概念図である。また図３は、図２の排気バルブ部分の概念的拡大図である。図４は、図１のオートクレーブの操作パネルを拡大して示した正面図である。
【００１７】
図１及び図２に示したように、オートクレーブ１は、缶体２と、該缶体２を密閉できる蓋体３を備えている。蓋体３には、操作パネル４が設けられている。
【００１８】
上記缶体２には、図２に示したように、温度制御をしながら内部温度を上昇させるために、ヒータ５と温度センサ６が設けられている。また、缶体２の内部と外気とは細いパイプからなる配管７を介して連結されている。
【００１９】
上記配管７の途中には、排気バルブ８が配置されている。この排気バルブ８は、オートクレーブ１の昇温工程時等においては閉じられ、排気工程時等においては開かれる。また、外部から缶体２を強制的に冷却するための第１と第２の冷却ファン９ａ、９ｂが設けられている。これらの冷却ファン９ａ、９ｂは、必要に応じて動作・停止させることにより、缶体２の温度低下速度を調節する。
【００２０】
上記排気バルブ８は、図３にその構造を概念的に示したように、排気バルブ本体８ａと、該排気バルブ本体８ａ内に回転可能に収納された弁体８ｂとから主に構成されている。そして、上記弁体８ｂの回転角度を連続的に調節するためのモータ１０と、該モータ１０の回転角度位置を検出するエンコーダ１１と、上記弁体８ｂが上記配管７を完全に閉止してオートクレーブ１内部と外気とが遮断されていることを確認するための閉確認センサ１２を備えている。
【００２１】
上記排気バルブ８は、貫通孔８ｃを有する弁体８ｂが回転可能にバルブ本体８ａ内に配置された、例えばボールバルブである。また、上記モータ１０は、所定の回転角度位置に静止させてそこに保持できるモータであり、例えばステッピングモータで実現できる。上記弁体８ｂを上記モータ１０により回動させ、該弁体８ｂの貫通孔８ｃが配管７と平行方向に向いているとき貫通孔８ｃを介して排気バルブ８の両側の配管７，７が完全に連通し、貫通孔８ｃの方向が平行方向からズレるに従って貫通孔８ｃと両側の配管７，７との接続開口面積が少なくなって流体抵抗が増加し、貫通孔８ｃが配管７の直角方向に向いているとき接続開口面積がゼロになって両側の配管７，７の連通を閉止する。以下の説明では、上記接続開口面積を「開度」と呼ぶ。
【００２２】
上記閉確認センサ１２は、オートクレーブ１を密閉して加熱する際、上記排気バルブ８が完全に閉止状態であることを確認するセンサである。上記閉確認センサ１２は、上記弁体８ｂの回転軸の回転と共に回転する回転部材１２ａと、該回転部材１２ａが近接していることを検出する近接センサ１２ｂからなり、上記排気バルブ８が上記配管７，７を完全に閉止しているときに信号を発生する。
【００２３】
上記近接センサ１２ｂは、例えば上記回転部材１２ａが遮光することにより信号を発生する光学式近接センサとして実現できる。また、上記閉確認センサ１２は、その他、磁気センサ等を用いて実現することも可能である。
【００２４】
上記操作パネル４には、図４（ａ）に示したように、オートクレーブ１の内部圧力の減圧速度を調整するための排気速度設定部１３が左上隅に配置され、左下隅には、機能キー１４が配置されている。また、オートクレーブ１の冷却速度を調節するためのファン動作設定部１５が前記排気速度設定部１３の下に配置されている。
【００２５】
上記排気速度設定部１３は、図４（ｂ）の拡大図に示したように、上記した排気バルブ８の回転角度設定手段である閉スイッチ１３ａと開スイッチ１３ｂを備え、閉スイッチ１３ａは上記弁体８ｂの開度を小さくする方向に上記モータ１０を回転させ、開スイッチ１３ｂは弁体８ｂの開度を大きくする方向に上記モータ１０を回転させる。また排気速度設定部１３には、排気バルブ８の開度を表示する開度モニタ１３ｃが設けられている。
【００２６】
上記開度モニタ１３ｃは、図４（ｂ）に示した例では、開度を０から５の６段階で表示する５個の発光手段で実現され、設定された開度を発光手段による０を含む発光数（図においては「第３レベル」であることを表示するために下３個の発光手段が発光している。）で表示する。
なお、開度モニタ１３ｃの開度表示方法は、上記したものに限らず、例えば数値で表現することも可能である。
【００２７】
上記操作パネル４の左下隅に配置された機能キー１４で、自動排気モードと手動排気モードを選択できる。
自動排気モードでは、上記排気速度設定部１３により０から５の６段階で開度を設定でき、オートクレーブ１の排気工程において、その設定された開度で排気が自動的に行われる。
一方、手動排気モードを選択すると、上記閉スイッチ１３ａと開スイッチ１３ｂを適宜に押すことにより、開度を任意のレベルに連続的に変えることができ、排気工程における減圧速度を連続的に自由に調整することができる。
【００２８】
上記ファン動作設定部１５は、ファン設定スイッチ１５ａと表示部１５ｂを備えている。図２に示した実施の形態に係るオートクレーブ１では、２台の冷却ファン９ａ，９ｂを備えているため、ファン設定スイッチ１５ａを用いて、動作させる冷却ファンの数を、０台、１台、２台の中からひとつを選択できる。例えば、ファン設定スイッチ１５ａを押すごとに０，１，２，０，１，２，０・・・と循環的に設定を変える形式とすることができる。図４（ｃ）の拡大図に示した表示部１５ｂでは、１個の発光手段が発光しており、１台の冷却ファン９ａが動作するように設定されていることを表示している。
【００２９】
図５は、本発明に係るオートクレーブ１の制御部１６の一例を示したブロックダイアグラムである。
この制御部１６は、オートクレーブ１の内部の温度を検出する上記した温度センサ６及びその出力信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ６ａと、上記した排気バルブ８の弁体８ｂの回転位置を出力するエンコーダ１１と、上記した排気バルブ８の弁体８ｂの閉止を確認する閉確認センサ１２と、オートクレーブ１の内部気体を排気するために上記排気バルブ８の弁体８ｂを回転させるモータ１０及び該モータ１０を制御するモータドライバ１０ａと、上記した閉スイッチ１３ａ等のスイッチと開度モニタ１３ｃ等の表示部を含む操作パネル４と、オートクレーブ１の内部を加熱するヒータ５及び該ヒータ５の発熱量を制御するヒータ制御部５ａと、二つの冷却ファン９ａ、９ｂ及び該冷却ファン９ａ、９ｂを駆動するファンドライバ９ｃとを備えている。
【００３０】
また、この制御部１６は、上記操作パネル４の閉スイッチ１３ａからの信号、開スイッチ１３ｂからの信号、機能キー１４からの信号、ファン設定スイッチ１５ａからの信号、更には上記エンコーダ１１からの信号、上記閉確認センサ１２からの信号に基づいて上記ヒータ制御部５ａを介して上記ヒータ５を制御し、上記モータドライバ１０ａを介してモータ１０を回転させて上記排気バルブ８を制御し、更に上記ドライバ９ｃを介して冷却ファン９ａ、９ｂを制御するマイコン１７を備えている。
なお、上記マイコン１７には、公知の中央制御ユニット（ＣＰＵ）、及び該ＣＰＵの動作を担保するためのメモリ、インターフェース、電源等の付帯ユニットを備えている。
【００３１】
図６は、上記制御部１６による排気工程における排気バルブ８の制御動作の一例を示したフローチャートである。
なお、排気工程は、オートクレーブ１の排気バルブ８を閉じた状態でヒータ５で加熱してオートクレーブ１内部を高温高圧にした状態で行われる滅菌工程等の後に行われる減圧工程である。
【００３２】
排気工程が始まると、先ず制御部１６において、機能キー１４で選択されたモードが自動排気モードであるか手動排気モードであるかが判断される。
【００３３】
自動排気モードが選択されているときは、排気速度設定部１３により予め選択されている開度に対応する回転角度位置まで上記モータ１０が回転駆動され、その位置に静止保持されることにより排気バルブ８の弁体８ｂが設定された開度状態となり、その設定開度で排気が行われる。そして、オートクレーブ１内部が１００℃以下になると、弁体８ｂの開度が全開になるように上記モータ１０が回転駆動され、オートクレーブ１の内部と外気が完全に連通される。これにより、排気工程は終了し、次の工程、例えば保温工程、あるいは降温工程に移行する。
【００３４】
図７は、上記した自動排気モードでオートクレーブ１が運転されたときのオートクレーブ１内部の温度変化を示した図である。
最初の昇温工程で１００℃近くになると、排気バルブ８が閉じられ、設定温度（例えば１０５〜１３５℃）まで温度が上昇する。その後、その設定温度が維持されて滅菌工程となる。滅菌設定時間を経過すると排気工程が開始される。
この排気工程において、図示したように排気バルブ８の設定開度が大きい時（排気レベルの数字が大きい時）は、急速に内部温度が下降し、設定開度が小さい時（排気レベルの数字が小さい時）は、徐々に内部温度が下降する。開度は、被処理物の種類及び処理の種類によって選択することができる。内部温度が１００℃以下では、排気バルブ８の開度は全開とされるため、その後の温度の下降速度は同じとなる。
【００３５】
一方、図６のフローチャートにおいて手動排気モードが選択されているときは、制御部１６は、開スイッチ１３ｂが押されている間、上記モータ１０が弁体８ｂの開度を大きくする方向に回転（例えば、正回転ＣＷ）するようにモータドライバ１０ａを介して制御する。他方、閉スイッチ１３ａが押されている間、上記モータ１０が弁体８ｂの開度を小さくする方向に回転（例えば、反回転ＣＣＷ）するようにモータドライバ１０ａを介して制御する。そして、いずれのスイッチ１３ａ，１３ｂも押されていない間は、上記モータ１０は停止され、弁体８ｂはその開度を保持される。オートクレーブ１の内部の温度が１００℃以下になると、自動排気モードの場合と同じく、弁体８ｂの開度は全開になり、オートクレーブ１の内部と外気を完全に連通させ、排気工程は終了し、次の工程、例えば保温工程、あるいは降温工程に移行する。
【００３６】
図８は、上記した手動排気モードでオートクレーブ１が運転されたときのオートクレーブ１内部の温度変化を示した図である。
排気工程が開始されるまでは上記自動排気モードの場合と同じである。排気工程に入り、且つオートクレーブ１の内部温度が１００℃以上の時は、排気速度設定部１３の閉スイッチ１３ａ及び開スイッチ１３ｂにより自由に排気バルブ８の開度を連続的に調節することができる。即ち、排気バルブ８の開度を大きくして急速に内部温度が下降させたり、排気バルブ８の開度を小さくして徐々に内部温度が下降させることができる。この開度調整は、被処理物の種類、及び処理の種類によって最適なものに自由に選択されるべきである。内部温度が１００℃以下では、開度は全開とされるため、温度の下降速度は自動排気モードの場合と同じになる。
【００３７】
図９は、制御部１６による冷却ファン９ａ、９ｂの動作制御の一例を示したフローチャートである。
排気工程或いは降温工程において、操作パネル４のファン設定スイッチ１５ａにより動作させる冷却ファンの数が０に設定されている場合は、両方の冷却ファン９ａ，９ｂを停止させて、オートクレーブ１内部の温度を徐々に低下させる。動作させる冷却ファンの数が１に設定されている場合は、第１の冷却ファン９ａだけを動作させて、オートクレーブ１内部の温度を少し速く低下させる。動作させる冷却ファンの数が２に設定されている場合は、第１と第２の冷却ファン９ａと９ｂを動作させて、オートクレーブ１内部の温度を急速に低下させる。オートクレーブ１内部の温度が６０℃以下になると、冷却ファンの動作を停止させ、全ての工程が終了する。
【００３８】
上記したように冷却ファンの稼動個数を任意に設定できることで、オートクレーブ１の内部温度の低下速度を自由に調整できるものとなり、被処理物に適した冷却速度に設定し得るオートクレーブとなる。これにより、冷却に不必要に長い時間をかけることを避けることができる。
【００３９】
以上、本発明に係るオトクレーブの実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明した請求項１の本発明によれば、排気工程等において内部圧力を低下させる際に、排気バルブの開度を任意に連続的に設定できる。即ち、オートクレーブの内部圧力の減圧速度を連続的に設定できる。
また、請求項７の本発明によれば、作動させる冷却ファンの数を変えることにより、オートクレーブの内部温度の低下速度を変えることができる。
上記したような方策が採れるオートクレーブは、被処理物の種類等に応じて内部圧力の減圧速度を自由に調整できるオートクレーブとなり、また、内部温度の低下速度を自由に調節できるオートクレーブとなるため、操作性の高いオートクレーブを提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係るオートクレーブの外観を示した斜視図である。
【図２】図１に示したオートクレーブの構造を示した概念図である。
【図３】図２の排気バルブの構造を示した概念的拡大図である。
【図４】図１のオートクレーブの操作パネルを示した正面図であって、（ａ）はその全体を、（ｂ）は排気速度設定部を拡大して、（ｃ）ファン動作設定部を拡大して示した図である。
【図５】本発明に係るオートクレーブの制御部の一例を示したブロックダイアグラムである。
【図６】図５の制御部による排気バルブの動作制御の一例を示したフローチャートである。
【図７】自動排気モードにおけるオートクレーブ内部の温度変化の状態を示した図である。
【図８】手動排気モードにおけるオートクレーブ内部の温度変化の状態を示した図である。
【図９】図５の制御部による冷却ファンの動作制御の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１      オートクレーブ
２      缶体
３      蓋体
４      操作パネル
５      ヒータ
５ａ    ヒータ制御部
６      温度センサ
６ａ    ＡＤコンバータ
７      配管
８      排気バルブ
８ａ    排気バルブ本体
８ｂ    弁体
８ｃ    貫通孔
９ａ，９ｂ    冷却ファン
９ｃ    ファンドライバ
１０    モータ
１０ａ  モータドライバ
１１    エンコーダ
１２    閉確認センサ
１２ａ  回転部材
１２ｂ  近接センサ
１３    排気速度設定部
１３ａ  閉スイッチ
１３ｂ  開スイッチ
１３ｃ  開度モニタ
１４    機能キー
１５    ファン動作設定部
１５ａ  ファン設定スイッチ
１５ｂ  表示部
１６    制御部
１７    マイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005007305.tif 000008
【図７】
2005007305.tif 000009
【図８】
2005007305.tif 000010
【図９】
2005007305.tif 000011